BEREICH DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Entfernen von keramischem Formenmaterial
von äußeren Oberflächen eines Gußteils.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Bei der Herstellung von Bauteilen für Gasturbinentriebwerke, so etwa
Laufschaufeln und Leitschaufeln für Gasturbinentriebwerke, wird eine geeignete
Legierung, beispielsweise eine Superlegierung auf Nickel- oder Cobaltbasis, im
Investment- oder Feingießverfahren in eine keramischen Investment- oder
Feingießform vergossen, welche eine oder mehrere Formhohlräume aufweist, deren
Form der Gestalt der zu gießenden Komponente entspricht. Die Schalenform
kann einen oder mehrere keramische Kerne in den Formhohlräumen aufweisen,
in dem Fall, daß das gegossene Bauteil einen oder mehrere innenliegende
Durchlässe oder Kanäle aufweisen soll.
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Die Investment- oder Feingießschalenform wird nach dem hinreichend bekannten
Wachsausschmelzverfahren hergestellt, wobei man eine Modellanordnung aus
Wachs (oder einem anderen entfernbaren flüchtigen Material) wiederholt in einen
keramischen Schlicker taucht, den Überschuß an Schlicker ablaufen läßt und
sodann mit einem keramischen Sand besandet, um die Schalenform auf die
gewünschte Formwanddicke um die Modellanordnung aufzubauen. Anschließend
wird das Wachsmodell von der grünen Schalenform auf verschiedene,
hinreichend bekannte Weise entfernt, so etwa durch Erhitzen, um das Modell
auszuschmelzen. Die grüne Schalenform wird dann bei erhöhter Temperatur gebrannt,
um eine geeignete Formfestigkeit für das Gießen zu erlangen. Die gebrannte
Feingießschalenform kann Verwendung finden zum Gießen von einer oder
mehreren Laufschaufeln, Leitschaufeln oder anderen Komponenten nach hinreichend
bekannten Verfahren auf Erhalt einer gleichachsigen, Stengel- oder Säulen- oder
Einkristall-Mikrostruktur.
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Bisher hat man die keramische Feingießschalenform von dem bzw. den im
Feingießverfahren gegossenen Bauteilen durch einen Vorgang des Ausklopfens
entfernt, bei dem gegen das Gußteil in der Form geklopft wird, um loses
Formenmaterial von ihm abzulösen, und sodann das Gußteil mit den noch auf ihm
vorhandenen Formenmaterialresten in ein heißes kaustisches Mittel getaucht wird,
um das Formenmaterial zu erweichen. Wenn z. B. das Formenmaterial einen
keramischen Werkstoff auf Aluminiumoxidbasis umfaßt, wird das Gußteil in
45%iger wäßriger kaustischer KOH-Lösung in einem offenen Behälter bei
285 Grad F (Siedetemperatur der Lösung) für die Dauer von 13 Stunden weichen
gelassen, um das Formenmaterial zu erweichen. Das Gußteil wird dann einer
Wasserstrahlbehandlung unter einem Druck von 800 psi für 1,5 Stunden pro
Gußstückbeladung ausgesetzt, um das erweichte Formenmaterial zu entfernen.
Alternativ kann der Guß mit 100 psi für die Dauer von bis zu 3 Stunden pro
Gußstück sandgestrahlt werden, um das erweichte keramische Formenmaterial zu
entfernen. Dieses Verfahren zur Entfernung der Feingießschalenform ist recht
langsam und zeitintensiv, wodurch sich die Kosten für das Gußteil erhöhen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung stellt ein Gerät bereit, welches es ermöglicht, keramisches
Formenmaterial von äußeren Oberflächen eines oder mehrerer Gußteile zu
entfernen, und zwar auf relativ schnelle Weise im Vergleich zu der vorerwähnten
Technik des Erweichens und Behandelns mit Wasser- oder Sandstrahlen, wie im
Vorstehenden beschrieben. In Einklang mit der Erfindung umfaßt ein derartiges
Gerät die Merkmale von Anspruch 1; weitere Verbesserungen sind in den
Ansprüchen 2 bis 4 definiert.
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Bei einem derartigen Gerät werden ein oder mehrere Gußteil(e), auf dem bzw.
auf denen keramisches Formenmaterial vorhanden ist, und eine Mehrzahl von
heißen kaustischen Sprüh- bzw. Spritzstrahlen, welche unter Druck aus mehreren
verschiedenen Richtungen gegen die Gußteile entladen werden, relativ
zueinander bewegt, um äußere Oberflächenbereiche des Gußteils bzw. der Gußteile zu
säubern. Ein oder mehrere Gußteile/e, auf dem bzw. auf denen Reste von
keramischem Formenmaterial vorhanden sind, ist bzw. sind auf einem drehbaren
Tisch im Pfad einer Mehrzahl von festen Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen
angeordnet, bei denen es sich zum Beispiel um Sprüh- bzw. Spritzdüsen handeln
kann, aus denen die heiße kaustische Lösung unter Druck in unterschiedlichen
Richtungen gegen die Gußteile gesprüht oder gespritzt wird, während sie an den
Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen vorbeibewegt werden. Die festen Sprüh- bzw.
Spritzvorrichtungen können im Abstand voneinander in unterschiedlichen Rand-
(z. B. Umfangs-)positionen an einem aufrechtstehenden Sprüh- bzw. Spritzarm in
der Nähe des Umfangs des Drehtischs angeordnet sein, um Sprüh- bzw.
Spritzstrahlen der heißen kaustischen Lösung in vielen verschiedenen Richtungen quer
auf das Gußteil zu richten. Andere feste Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen können
an oberen und unteren Sprüh- bzw. Spritzarmen nahe der Oberseite bzw. der
Unterseite des drehbaren Tisches angeordnet sein, um heiße kaustische Sprüh-
bzw. Spritzstrahlen nach unten bzw. nach oben auf die sich dazwischen bewegenden
Gußteile zu richten, während die am Umfang im Abstand voneinander
angeordneten Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen heiße kaustische Sprüh- bzw.
Spritzstrahlen quer auf die Gußteile richten.
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Auf dem Fachgebiet der Automobilteilewäsche sind sogenannte
Leistungswascheinrichtungen bekannt (US-A-4 143 669 und US-A-4 741 351) bekannt, welche
ein Gehäuse mit einer Zugangstür, einen Drehtisch, auf welchen die zu
waschenden Teile auflegbar sind, um gedreht zu werden, Mittel zum Anbringen des Tischs
an dem Gehäuse, um den Tisch in eine Betriebsposition im Gehäuse und in eine
Teile-Lade- und -Entladeposition außerhalb des Gehäuses zu schwenken, Mittel
zum Drehen des Tischs, wenn sich dieser im Gehäuse befindet, und eine
Mehrzahl von Sprüh- bzw. Spritzdüsen, um die zu waschenden Teile mit einer unter
Druck stehenden Waschflüssigkeit zu besprühen bzw. bespritzen. Auf dem
Fachgebiet des Reinigens von Teilen durch Waschen ist es allgemein üblich, heißes
Wasser mit Tensiden als Waschflüssigkeit zu verwenden.
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Die US-A-4 143 669 offenbart eine Leistungswascheinrichtung, wobei der
Drehtisch und die Tür von einem gemeinsamen Montagearm getragen werden, um
den Drehtisch mit der Tür eine Schwenkbewegung ausführen zu lassen. In der
Betriebsposition wird der Drehtisch durch ein Reibantriebsrad getrieben, welches
sich durch eine Öffnung in einer der Gehäuseseitenwände erstreckt und gegen
den Umfang des Drehtischs gedrückt wird. Feste, sich horizontal erstreckende
obere und untere Sprüh- bzw. Spritzarme, welche mit Sprüh- bzw. Spritzdüsen
versehen sind, sowie ein fester, sich vertikal erstreckender Sprüh- bzw.
Spritzarm mit Sprüh- bzw. Spritzdüsen befinden sich oberhalb, unterhalb und in der
Nähe des Umfangs des Drehtischs, wenn dieser sich in der Betriebsposition
befindet.
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Die US-A-4 741 351 offenbart eine Leistungswascheinrichtung, die der in der
US-A-4 143 669 offenbarten Wascheinrichtung sehr ähnlich ist, aber hin- und
hergehende Sprüh- bzw. Spritzarme aufweist.
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Bei der praktischen Umsetzung der Erfindung zum Entfernen von Resten von
keramischem Feingießschalenformenmaterial (bei dem es sich zum Beispiel um
ein keramisches Material auf Basis von Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Zircon,
Zirconiumdioxid oder Yttriumoxid handeln kann) von Turbinenlauf- oder
-leitschaufel-Feingußstücken aus Superlegierungen auf Nickelbasis mit
gleichachsiger, DS- (gerichtet erstarrter) und SC- (Einkristall-) Struktur kann die heiße
kaustische Lösung 30 bis 55 Gew.-% KOH bei einer erhöhten Temperatur von ca.
93,3ºC bis 176,7ºC (200 bis 350 Grad F) umfassen und unter einem Sprüh-
bzw. Spritzdruck von mindestens ca. 0,689 bis 2,758 MPa (100 bis 400 psi) aus
den Sprüh- bzw. Spritzdüsen entladen werden. Das keramische
Schalenformenmaterial kann vom Äußeren der Gußteile in einem einen einzigen Schritt
umfassenden Vorgang in relativ kurzer Zeit, z. B. ca. 1 bis 2 Stunden, je nach Zahl und
Ausgestaltung der Gußteile, entfernt werden. Von wesentlicher Bedeutung ist,
daß DS- und SC-Gußstücke von verbliebenem Schalenformenmaterial in Einklang
mit der Erfindung gereinigt werden können, und zwar unter Vermeidung
unerwünschter und schädlicher lokal rekristallisierter Bereiche in der
Gußmikrostruktur. Diese rekristallisierten Bereiche können verursachen, daß die Gußteile zu
Ausschuß erklärt werden müssen.
BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Geräts zum Entfernen einer keramischen
Schalenform von äußeren Oberflächen von Gußteilen, welche sich auf
einem unteren drehbaren Tisch befinden, der fakultativ einen
Etagenboden aufweist (in Fig. 1 nicht gezeigt, aber in Fig. 3), wobei die
Zugangstür des Geräts in der geöffneten Stellung gezeigt ist;
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Fig. 2 ist eine Ansicht des Putzgehäuses, wobei die Seitenwände entfernt
sind, um im Inneren des Gehäuses angeordnete Komponenten zu
zeigen;
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Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des drehbaren Tischs mit einem
auf dem Tisch angeordneten oberen Etagenboden und der festen
Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung in schematischer Darstellung in
einer betriebsbereiten Position relativ zu dem Tisch und dem
Etagenboden zum Entfernen von keramischem Schalenformenmaterial
von den Gußteilen, wobei die angetriebene Kette aus Gründender
Zweckmäßigkeit nicht gezeigt ist;
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Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den drehbaren Tisch ohne Etagenboden und
ohne die obere Oberfläche des Winkelgliedes und auf die feste
Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung in betriebsbereiter Position relativ
zueinander in dem Gehäuse mit Darstellung von Sprüh- bzw.
Spritzkegeln;
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Fig. 5 ist eine Teilansicht des drehbaren Tischs ohne Etagenboden und der
Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung mit der unabhängigen Tischdreh-
oder -schwenkstütze von oben gesehen, wobei sich der Tisch, der in
Vollinien gezeigt ist, in dem Gehäuse befindet, und der in
verdeckten Linien dargestellte außerhalb des Gehäuses;
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Fig. 6 ist eine Ansicht der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung in Richtung
der Pfeile 6-6 in Fig. 5, welche die Tischdreh- oder -schwenkstütze
zeigt;
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Fig. 7 ist eine Teilansicht, die eines der Etagenboden-Stützpfostenglieder
von oben gesehen zeigt;
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Fig. 8 ist eine Ansicht, die den Tischantriebsmechanismus zum Drehen des
Tisches relativ zu der festen Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung
zeigt;
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Fig. 9 ist eine Ansicht der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung;
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Fig. 10 ist eine Ansicht der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung in einer
Richtung parallel zu dem oberen Sprüh- bzw. Spritzarm mit Darstellung
der Düsensprüh- bzw. -spritzkegel;
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Fig. 11 ist auf Draufsicht auf die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung.
DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der Erfindung zum Entfernen von verbliebenem
keramischem Schalenformenmaterial von mehreren Investment- oder Feingußteilen aus
einer Superlegierung ist in den Fig. 1 bis 11 veranschaulicht. Im besonderen
sind, nach Fig. 3, mehrere Turbinenleitschaufelgruppen-Feingußteile 10 auf
einem oberen, stapelbaren Tisch-Etagenboden 22 und mehrere
Turbinenlaufschaufel-Feingußteile 12 auf einem unteren, drehbaren Tisch 20 festgehalten
gezeigt. Mehrere Turbinenlaufschaufel-Gußstücke 12 sind über einen
gemeinsamen erstarrten Einguß C vom Gußvorgang miteinander verbunden, um mehrere
verschiedene Gruppen von Turbinenlaufschaufel-Gußstücken zu bilden. Die
Gußteile 10 und 12 weisen zurückgebliebenes oder restliches
Keramikformenmaterial, wie durch die Bezugsziffer 25 bezeichnet, nach einem herkömmlichen
Vorgang des Ausklopfens auf. Bei dem Vorgang des Ausklopfens wird mit einem
Drucklufthammer oder Kugelstrahlhammer gegen das Gußstück in der
Investment- oder Feingußschalenform (nicht gezeigt) geschlagen oder geklopft, um
loses Schalenformenmaterial von den Gußstücken 10, 12 in den Formen
abzuklopfen oder abzulösen. Typisch läßt das Ausklopfen keramisches
Schalenformenmaterial auf kleineren äußeren Bereichen der Gußteile 10, 12 zurück, wobei
der Keramikmaterialrückstand in seiner Dicke in weiten Grenzen variiert, die - je
nach Gußstückgestalt - von einer dünnen Schicht in einigen äußeren Bereichen
des Gußstückes bis hin zu einer relativ dicken Schicht (z. B. mit einer Dicke von
2 Inch) in anderen Bereichen in anderen äußeren Bereichen des Gußteils reichen
können. Bekanntlich muß dieses verbliebene oder restliche keramische
Formenmaterial entfernt werden, bevor die Gußstücke 10, 12 einer weiteren Bearbeitung
zugeführt werden.
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Der untere Tisch 20 und der obere Tisch-Etagenboden 22 sind ähnlich aufgebaut.
So umfaßt beispielsweise der untere Tisch 20 radiale Rippenstützglieder 20a, die
sich ausgehend von einer mittigen Nabe 20b bis zu einem äußeren
Umfangsring 20d erstrecken, und Querglieder 20e, die zwischen die radialen Rippen
geschweißt sind, um eine offene, spinnennetzartige Form zu schaffen. Der obere
Etagenboden 22 ist ähnlich gestaltet und ist auf dem unteren Tisch 20 über
mehrere stehende Tragpfosten 26 abgetragen, die am Umfang in einem Abstand
voneinander (z. B. drei Pfosten in einem Abstand von 120 Grad) angeordnet sind.
Jeder Tragpfosten 26 umfaßt ein Paar voneinander beabstandeter
Pfostenglieder 26a, 26b (Fig. 7), die mittels Schrauben oder Schraubenbolzen
zusammengefügt sind, um gabelähnliche Enden zu bilden. Jeweils einander
gegenüberliegende gabelähnliche Enden der Tragpfosten 26 sind an einem entsprechenden
radialen Rippenstützglied 20a des unteren Tischs 20 und einem radialen
Rippenstützglied des oberen Etagenbodens 22 befestigt, und zwar über einen
Edelstahlschaft, der sich durch ein seitliches Loch in jedem Rippenglied erstreckt und
durch Endmuttern in seiner Lage gehalten wird, wie für die radialen
Rippenstützglieder 20a des Tischs 20 in Fig. 7 gezeigt. In Fig. 3 ist ein oberer
Tisch-Etagenboden 22 dargestellt; die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, und
es können zusätzliche Tisch-Etagenböden übereinander angeordnet und mittels
ähnlicher Tragpfosten 26 abgetragen werden, um eine mehretagige oder
Mehrfachebenenanordnung zur Aufnahmezusätzlicher zu putzender Gußstücke zu
schaffen.
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Die Turbinenlaufschaufel-Feingußstücke 12 sind auf dem unteren drehbaren
Tisch 20 mittels einer geeigneten Tisch-Klemmvorrichtung CL festgehalten,
welche an dem gemeinsamen erstarrten Einguß C von dem Gießvorgang angreift,
wobei der Einguß mit den Gußteilen durch erstarrte Läufe verbunden ist, wie auf
dem Fachgebiet der Gießereitechnik bekannt. Die Turbinenleitschaufelgruppen-
Feingußstücke 10 sind auf dem oberen Etagenboden 22 mittels geeigneter Tisch-
Klemmvorrichtungen oder Aufspannvorrichtungen (nicht gezeigt) festgehalten.
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Die Turbinenleitschaufelgruppen-Feingußstücke 10 und individuellen Turbinen-
Gußteile 12 können Gußstücke aus Superlegierungen auf Nickel- oder Cobaltbasis
mit gleichachsiger, Säulen- oder Stengel- oder Einkristallstruktur umfassen, die
nach hinreichend bekannten herkömmlichen Investment- oder Feingieß- oder
anderen Gießverfahren hergestellt wurden. Zwar sind in Fig. 3
Turbinenleitschaufelgruppen-Gußstücke 10 und individuelle
Turbinenlaufschaufel-Gußstücke 12 gezeigt; dies ist jedoch lediglich als Beispiel und nicht als
Einschränkung zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Gießtechnik oder
eine bestimmte Gußstückgestalt, auf bestimmte Gießmetalle, Legierungen oder
andere Werkstoffe oder auf eine bestimmte Gußmikrostruktur beschränkt und
kann praktische Anwendung finden zum Entfernen eines Kerns bei einer breiten
Vielfalt von nach verschiedenen Gießverfahren hergestellten Gußteilgestalten,
Gußmikrostrukturen und -zusammensetzungen.
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Das auf den Gußstücken 10, 12 vorhandene keramische Investment- oder
Feingießschalenformenmaterial 25 umfaßt ein keramisches Material, welches in
Abhängigkeit von dem in die Gießform zu vergießenden Metall-, Legierungs- oder
anderen Werkstoff ausgewählt ist. Für Superlegierungen auf Nickelbasis, die bei
der Herstellung von gegossenen Turbinenlauf- und -leitschaufeln sowie
Leitschaufelsegmenten oder -gruppen Verwendung finden, kann das nach erfolgtem
Ausklopfen auf den Gußteilen 10, 12 vorhandene keramische Formenmaterial 25
ein keramisches Material auf Aluminiumoxidbasis, ein keramisches Material auf
Siliciumdioxidbasis oder ein keramisches Material auf Zircondioxidbasis umfassen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Entfernen eines bestimmten keramischen
Formenmaterials 25 beschränkt und kann praktische Verwendung finden, um ein
anderes keramisches Material zu entfernen, welches auf einem Teil oder allen
äußeren Oberflächen der Gußstücke zurückbleibt oder vorhanden ist und welches
in einem geeigneten keramiklösenden Fluid wie - nur als Beispiel - in einer heißen
kaustischen wäßrigen Lösung löslich ist.
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Gemäß den Fig. 1 bis 11 ist der drehbare untere Tisch 20 auf einer Dreh-
oder Schwenkanordnung 30 montiert gezeigt, welche mit einer Wandung des
Putzgehäuses 32 verbunden ist. Im einzelnen umfaßt nach Fig. 4 bis Fig. 6 die
Dreh- oder Schwenkanordnung 30 eine feste Drehsäule 30a, die zwischen einer
oberen und einer unteren Traghalterung 30b, die an der Putzgehäusewandung
befestigt sind, angeordnet ist. Eine röhrenförmige Traghülse 30c ist an der
Drehsäule 30a über eine obere und eine untere Druckscheibe, eine O-Ringdichtung
und Lagerhülsenanordnungen (nicht gezeigt) zwischen der Hülse 30c und der
Säule 30a drehbar angeordnet. Ein sich horizontal erstreckender Tischschwenk-
oder -dreharm 34 ist mit der Traghülse 30c verbunden (z. B. durch Schweißen),
um eine Schwenk- oder Drehbewegung in einer horizontalen Ebene zu erlauben.
Ein Paar von zueinander einstellbaren Keilen, die an der benachbarten Wandung
des Putzgehäuses 32 angeordnet sind, bilden einen einstellbaren Anschlag 29,
um das Ausmaß des Weges oder der Schwenkung des Tisches 20 zu begrenzen.
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Der Dreh- oder Schwenkarm 34 umfaßt eine Tragplatte 34a, welche nahe einem
Ende des Arms angeschweißt ist, und eine vertikale Spindel oder Welle 36,
welche mit der Platte 34a verschweißt ist. Die Nabe 20b des unteren Tischs 20 ist
über eine obere und eine untere Druckscheibe 35 und eine hierzwischen
angeordnete Lagerhülse 37 auf der Spindel oder Welle 36 angeordnet, so daß der
Tisch 20 relativ zu dem Arm 34 drehbar ist.
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Der Tisch 20 umfaßt ein ringförmiges Winkelglied 50, welches mit dem äußeren
Umfangsring 20d des Tisches 20 durch Heftschweißen verbunden ist. An dem
Winkelglied 50 ist eine angetriebene Kette 52 befestigt (z. B. durch Schweißen).
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Die angetriebene Kette 52 steht mit einem drehbaren Antriebsritzel 54 in Eingriff,
welches auf einer Antriebswelle 56a eines Elektromotors 56 angeordnet ist, der
an der Außenseite der Zugangstür 31 montiert ist, und zwar über einen an einem
Türgehäuse 31a, in dem das Ritzel 54 angeordnet ist, befestigten (z. B.
angeschweißten) Rahmen 57; Fig. 7. Das Türgehäuse 31a umfaßt eine Öffnung 31b,
durch die hindurch ein Teil des Ritzels 56 sich erstreckt, um einen
ineinandergreifenden Kontakt mit der angetriebenen Kette 52 des Tisches herzustellen,
wenn der Tisch 20 in dem Gehäuse angeordnet und die Tür 31 geschlossen ist.
Bei Einschalten des Motors 56 wird das Ritzel 54 angetrieben, wodurch der mit
den Gußstücken 10, 12 beladene Tisch 20 mit Etagenboden 22 in Drehung
versetzt wird.
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Es wird nun auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, gemäß welchen das
Putzgehäuse 32 einen hierin gebildeten Putzraum 33 aufweist, der durch die Tür 31
geöffnet/geschlossen werden kann. Ein Endschalter SL wird dazu verwendet, die
Geschlossenheit der Tür zu detektieren, um den Putzvorgang ablaufen zu lassen.
Das Gehäuse 32 umfaßt eine Innenwandung und eine Außenwandung 32a, 32b
zwischen denen eine Isolierung 32c angeordnet ist, wie zum Beispiel in Fig. 4
zum Zwecke der Veranschaulichung gezeigt. Die Tür 31 ist um einen unteren und
oberen Zapfen drehbar (nur der obere Zapfen 31c ist in den Fig. 4 und 5
gezeigt, wobei der untere Zapfen ähnlich gestaltet ist). Der Putzraum 33 umfaßt
einen Putzbereich 33a und einen Sumpfbereich 33b, der unter dem
Putzbereich 33a liegt und von diesem durch einen massiven Boden F aus Edelstahl
getrennt ist, welcher in Richtung eines Schlammabsetzbereichs oder -tanks 33c an
der Vorderseite des Gehäuses 32 geneigt oder schräggestellt ist, um versprühte
bzw. verspritzte kaustische Lösung nach erfolgter Kontaktierung der Gußteile und
alles von den Gußstücken entfernte Formenmaterial und andere Stoffe zu dem
Schlammabsetzbereich oder -tank 33c zu leiten. Der Schlammabsetzbereich und
der Sumpfbereich stehen über eine Öffnung 33d in Verbindung, die in der
stehenden Wandung 33e ausgebildet ist, um hinter die Wandung 33e Flüssigkeit
gelangen zu lassen. Die normalen Flüssigkeitsstandhöhen oder -linien der
kaustischen Lösung in den Bereichen 33b, 33c sind in Fig. 2 gezeigt. Der
Schlammbereich oder -tank weist einen entfernbaren Deckel 33f auf.
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Ein Sensor 51 für hohen Flüssigkeitsstand ist nahe dem Schlammabsetzbereich
oder -tank 33c angeordnet, um den Flüssigkeitsspiegel zu messen. Ein
Flüssigkeitstemperatursensor 52 ist in dem Sumpfbereich 33b wie in Fig. 1 gezeigt
vorgesehen, um die Temperatur der darin enthaltenen kaustischen Lösung zu
messen. Der Boden F ist vorgesehen, um zu verhindern, daß Gegenstände in den
Sumpfbereich 33b fallen. Eine Entlüftung V gegen die Umgebung mit einem Gebläse
(nicht gezeigt) ist oben auf dem Gehäuse 32 oberhalb des Putzbereichs 33a
vorgesehen, um darin einen Unterdruck gegenüber der Umgebung zu schaffen,
um den Austritt von Dampf aus dem Gehäuse 32 zu verhindern.
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In dem Absetzbereich oder Tank 33c enthaltener Schlamm kann über eine
Schlammtankentleerungsöffnung 41 und einen Verteiler 43 für
Schlammtankbodenwaschflüssigkeit in dem Bereich oder Tank 33c beseitigt werden. Der
Verteiler 43 weist mehrere Düsen auf, die Wasser oder kaustische Lösung in
Richtung der Entleerungsöffnung 41 entladen, um den Bereich oder Tank 33c zu
bespülen und von Schlamm zu reinigen, der dann über die Entleerungsöffnung 41
ausgebracht wird.
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In dem Putzbereich 33a ist eine feste, röhrenförmige Sprüh- bzw.
Spritzarmanordnung 60 angeordnet. Die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60 empfängt
heiße kaustische Lösung über eine Leitung 64, die sich von einer
Hochdruckpumpe 66 her erstreckt. Die Hochdruckpumpe 66 empfängt heiße kaustische
Lösung von einer Pumpe 68 relativ niederen Drucks.
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Im einzelnen sind die Pumpe 68 relativ niederen Drucks (bei der es sich z. B. um
eine elektrische Pumpe mit 25 PS handeln kann), und die Pumpe 66 relativ hohen
Drucks (z. B. eine elektrische Pumpe mit 150 PS) in Tandemanordnung
vorgesehen, so daß die Niederdruckpumpe 66 heiße kaustische Lösung direkt von dem
Sumpfbereich 33b oder fakulativ über eine sich von der Niederdruckpumpe in den
Sumpfbereich 33b erstreckende Leitung ansaugt.
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Der Sumpfbereich 33b weist eine Reihe von Absetzbereichen und Filter aus
Edelstahl auf, um zu verhindern, daß beim Ansaugen heißer kaustischer Lösung aus
dem Sumpfbereich 33b große Stücke des Schalenformenmaterials (z. B.
Schalenformenmaterial mit einer Größe über 0,016 Inch Durchmesser) in die
Niederdruckpumpe 68 gelangen. Zu diesem Zweck ist ein Filtersieb 65 in dem
Sumpfbereich 33b zwischen dem Schlammabsetzbereich oder -tank 33c angeordnet,
um einen noch weiter hinten liegenden Bereich des Sumpfbereichs 33b zu
schaffen, wo die kaustische Lösung aus dem Sumpfbereich abgepumpt wird. Wie in
Fig. 1 gezeigt, ist ein Pumpensaugfilter 67 in dem hinteren Bereich des
Sumpfbereichs 33b angeordnet, wo kaustische Lösung in den
Niederdruckpumpeneinlaßbereich 68a eintritt. Der Sumpfbereich 33b und der Ansaugbereich 68a sind
mit entsprechenden Entleerungsöffnungen 48 und 63 ausgestattet.
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Die Niederdruckpumpe 68 bringt die heiße kaustische Lösung der zweiten
Hochdruckpumpe 66 über eine Leitung 72 zu (Fig. 2), die ihrerseits unter Druck
stehende heiße kaustische Lösung zu der Sprüh- bzw.
Spritzarmanordnungsversorgungsleitung 64 in dem Putzbereich 33a gelangen läßt. Hierdurch entsteht ein
System, in dem die heiße kaustische Lösung im geschlossenen Kreislauf geführt
wird. Die Laufräder der Pumpen sind mit einer Hartnickelbeschichtung versehen,
um durch in der heißen kaustischen Lösung suspendiertes keramisches
Schalenformenmaterial bedingte Verschleißerscheinungen zu mindern.
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Der Sumpfbereich 33b empfängt heiße kaustische Lösung, die von der Sprüh-
bzw. Spritzarmanordnung 60 gegen die Gußteile 10, 12 entladen wurde, durch
Überlauf von dem Schlammabsetzbereich oder -tank 33c über die Öffnung 33d.
Nahe dem Boden des Sumpfbereichs 33b ist eine Heizeinrichtung für die
kaustische Lösung vorgesehen, so etwa ein Schlangenrohrwärmetauscher 69, um die
kaustische Lösung auf die gewünschte Temperatur für das Entfernen des
keramischen Schalenmaterials von den Gußstücken 10, 12 zu erhitzen. Die
Heizeinrichtung umfaßt eine herkömmliche gasgefeuerte Brenner-/Gebläse-Anordnung
(nicht gezeigt), welche außerhalb des Gehäuses 32 angeordnet ist, um dem in
die innerhalb des Sumpfbereichs 33b vorhandene kaustische Lösung getauchten
Rohrschlangen-Wärmetauscher 69 einen heißen Gasstrom zuzuführen. Der
Wärmetauscher 69 leitet durch eine Leitung 69a über den oberen Bereich oder das
Dach des Gehäuses 32 ab.
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Der Pegel der heißen kaustischen Lösung in dem Sumpfbereich 33b wird durch
einen Schwimmersensor oder elektrischen Fühler (nichtgezeigt) bestimmt. Zur
Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsspiegels wird heißes Zusatzwasser bei einer
Temperatur von 180 Grad F in den Sumpfbereich 33b über ein Zuleitungsrohr 77
eingelassen. Bei niedriger Konzentration wird an Stelle von Wasser ein kaustisches
Mittel zugegeben. Alle Wasserleitungen, die in das Gehäuse 32 eintreten
und Wasser während des Betriebs zuführen, münden oberhalb des Niveaus der
heißen kaustischen Lösung ein, um eine Überhitzung des Wassers zu vermeiden.
Um die Konzentration der kaustischen Lösung während des Putzvorgangs besser
beherrschen zu können, ist es wünschenswert, die Temperatur der
Reinigungslösung unterhalb deren Siedetemperatur zu halten (Wasserzugaben auf ein
Mindestmaß reduzieren).
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In dem Sumpfbereich 33b sind Verteiler 73 und 75 für Sumpfspülflüssigkeit
vorgesehen. Der Verteiler 73 weist eine einzige Düse 76a auf, die so gerichtet ist,
daß sie heißes Wasser oder ein kaustisches Mittel zum Bespülen der Seiten des
Sumpfbereichs abgibt, während der Verteiler 75 eine Mehrzahl von ähnlichen
Düsen 76 aufweist, die im Abstand voneinander über seine vordere und hintere
Länge 75a, 75b angeordnet sind, um den unteren Boden des Sumpfbereichs 33b
zu spülen, wenn das Putzgehäuse 32 zu Reinigungszwecken außer Betrieb
genommen wird.
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Die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60 ist in dem Putzbereich 33a an einer
vorderen Ecke des Gehäuses 32 zwischen einem oberen Arm-Montageblock 60f und
dem oberen Abschnitt der festen Versorgungsleitung 64 angeordnet. Der oberste
Knopf 61 der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung ist in dem Montageblock
aufgenommen und darin durch ein Befestigungsmittel, z. B. eine Schraube oder einen
Schraubenbolzen, gesichert. Die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60 steht in
Fließverbindung mit der festen Versorgungsleitung 64, welche unter Druck
stehende, erhitzte kaustische Lösung von der Hochdruckpumpe 66 empfängt. Im
einzelnen umfaßt die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60 einen unteren
Abschnitt, der an einem oberen Abschnitt der Versorgungsleitung 64 befestigt (z. B.
verklammert) ist, unter Verwendung einer geeigneten Klammer 61 mit
geeigneten Dichtungen zwischen den verklammerten Abschnitten. Die
Versorgungsleitung 64 ist auf dem Boden F des Putzbereichs 33a abgetragen.
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Die Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60 umfaßt einen stehenden röhrenförmigen
Sprüh- bzw. Spritzarm 60a, der mit der Versorgungsleitung 64 von der Hochdruckpumpe
66 in Fließverbindung steht, um unter Druck stehende heiße
kaustische Lösung zu empfangen, sowie untere und obere horizontale, zueinander
versetzte röhrenförmige Sprüh- bzw. Spritzarme 60b, 60c, die mit dem stehenden
Sprüh- bzw. Spritzarm 60a in Verbindung stehen, um von diesem die heiße
kaustische Lösung zu empfangen. Jeder der Sprüh- bzw. Spritzarme 60a, 60b, 60c
weist mehrere Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 (Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen)
aus Edelstahl oder gehärtetem Edelstahl auf, die in in die Sprüh- bzw. Spritzarme
gearbeitete Öffnungen geschraubt sind. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich,
erstreckt sich der obere Sprüh- bzw. Spritzarm 60c im wesentlichen radial über
den Tisch 20 zu dessen Mitte hin. Der untere Sprüh- bzw. Spritzarm 60b
erstreckt sich unterhalb des Tisches 20 nahe oder angenähert Mitte Tisch 20. Der
stehende Sprüh- bzw. Spritzarm 60a ist in der Nähe des Umfangs der
Tischkette 52 angeordnet, um ein Sprüh- bzw. Spritzbild über dem Tisch zu schaffen,
wie es die gezeigten Sprüh- bzw. Spritzkegel veranschaulichen.
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Die Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 empfangen unter Druck stehende heiße
kaustische Lösung von den Sprüh- bzw. Spritzarmen 60a, 60b, 60c und entladen die
heiße kaustische Lösung gegen die Gußteile 10, 12, die sich im Uhrzeigersinn
oder gegen den Uhrzeigersinn in Fig. 4 an den stationären Sprüh- bzw.
Spritzarmen vorbeibewegen. Der Abstand der Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 von den
Gußstücken 10, 12 auf dem Tisch 20 und dem Tisch-Etagenboden 22 liegt in
einem Bereich von ca. 2,25 bis 4,50 Inch, je nach Anordnung der jeweiligen
Sprüh- bzw. Spritzdüse an der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung 60.
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Die Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 an dem Sprüh- bzw. Spritzarm 60a sind in
verschiedenen Winkeln gegenüber der Längsachse oder Mittellinie C des Armes
ausgerichtet (d. h. in verschiedenen Positionen am Umfang des zylindrischen Sprüh-
bzw. Spritzarms 60a), so daß heiße kaustische Lösung in verschiedenen
Richtungen gegen die Gußstücke 10, 12 entladen wird, wie am besten in den Fig. 4
und 10 veranschaulicht, in denen die Sprüh- bzw. Spritzkegel (Sprüh- bzw.
Spritzstrahlentladungen) der Düsen 71 gezeigt sind. Beispielsweise sind nach
Fig. 10 einige Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 (z. B. 6 Düsen) an der Achse C
angeordnet. Andere Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 (z. B. 4 Düsen) sind 20 Grad rechts
oder links der Achse C angeordnet, während wieder andere Sprüh- bzw.
Spritzdüsen 71 (z. B. 4 Düsen) 40 Gradrechts oder links der Achse C stehen. Der
Achsabstand (Düsen-Mittenabstand) der Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 an dem
Arm 60a beträgt 2,25 Inch. Die Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 andern oberen
Sprüh- bzw. Spritzarm 60c sind in ähnlicher Weise nach unten gerichtet, um
abwärts gerichtete Sprüh- bzw. Spritzkegel der heißen kaustischen Lösung zu
entladen. Einige der Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 (z. B. 3 Düsen) am Arm 60c sind an
der Längsachse oder Mittellinie des Armes angeordnet, während andere Sprüh-
bzw. Spritzdüsen (z. B. 4 Düsen) wechselweise versetzt gegenüber der Achse C
angeordnet sind, wie am besten in Fig. 11 gezeigt, und in einem Achsabstand
(Düsenmittenabstand) von 2,75 Inch voneinander beabstandet sind. Die Sprüh-
bzw. Spritzdüsen 71 an dem unteren Sprüh- bzw. Spritzarm 60b sind in ähnlicher
Weise nach oben gerichtet und sind an der Längsachse oder Mittellinie des
Armes 60b so angeordnet, daß sie aufwärts gerichtete Sprüh- bzw. Spritzkegel der
heißen kaustischen Lösung entladen. Der Achsabstand (Mittenabstand) der
Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 an dem Arm 60b variiert. Die ersten vier Düsen,
gerechnet von rechts in Fig. 9, sind im Abstand von 1,75 Inch angeordnet. Der
Achsabstand zwischen der vierten und fünften Düse 71, gerechnet von rechts in
Fig. 9, beträgt 2,75 Inch. Die fünfte und sechste Düse 71 liegen in einem
Achsabstand von 2,50 Inch, während die sechste und siebte Düse 71 in einem
Achsabstand von 4,5 Inch angeordnet sind.
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Der untere und der obere Sprüh- bzw. Spritzarm 60b und 60c sind zueinander in
einem Winkel von 15 Grad versetzt, wie am besten aus Fig. 11 zu ersehen. Die
zahlreichen verschiedenen Richtungen, in die die Düsen 71 infolge der speziellen
Düsenanordnung, wie in den Fig. 9 bis 11 gezeigt, ihre Sprüh- bzw.
Spritzstrahlen entladen, führt dazu, daß eine Mehrzahl von Sprüh- bzw.
Spritzstrahlentladungen gegen die äußeren Oberflächen der Gußteile 10, 12 geschaffen
werden, die wirksam sind, das keramische Schalenformenmaterial 25 von allen
äußeren Oberflächenbereichen der Gußstücke 10, 12 zu entfernen. Die Erfindung ist
nicht auf die speziell gezeigten Sprüh- bzw. Spritzstrahlentladungsbilder
beschränkt und kann unter Verwendung anderer Muster verwirklicht werden, die
wirksam sind, das keramische Schalenformenmaterial 25 von allen äußeren
Oberflächenbereichen der Gußstücke 10, 12 zu entfernen. Sprüh- bzw. Spritzbild
und Sprüh- bzw. Spritzstrahlausrichtung können so gewählt werden, daß die
gesamte Fläche des Tisches 20 vor der Sprüh- bzw. Spritzarmanordnung abgedeckt
wird und Sprüh- bzw. Spritzstrahlen gegen die Gußteile treffen, während diese
sich in das Sprüh- bzw. Spritzstrahlbild hineinbewegen, und gegen die Gußstücke
trifft, während sie sich von dem Sprüh- bzw. Spritzstrahlbild wegbewegen. Dies
gestattet ein direktes Besprühen bzw. Bespritzen entlang von mehreren Seiten
der Gußteile sowie des oberen und unteren Teils der Gußstücke. Das jeweilige
Muster der Sprüh- bzw. Spritzstrahlentladungen kann leicht zu diesem Zweck
gewählt werden.
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Die Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 sind so dimensioniert, daß eine gewählte
Fluidströmungsrate (z. B. 19 gal. pro Minute pro Düse) der heißen kaustischen Lösung
gegen die Gußstücke erhalten wird. Die speziell gezeigten Sprüh- bzw.
Spritzdüsen 71 sind unter der Bezeichnung Washjet Spray Nozzles (1/4 M EG-2560,
gehärteter Edelstahl, 1/4 Inch NPT) von der Firma Spraying Systems Co., North
Ave., Wheaton, Illinois 60188, erhältlich.
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Die Tür 31 und das Gehäuse 32 sowie weitere zahlreiche Komponenten in dem
Gehäuse, die der heißen kaustischen Lösung ausgesetzt sind, können aus
Edelstahl vom Typ 304L hergestellt sein oder aus einem anderen geeigneten Material,
welches gegen die korrosiven Wirkungen der Lösung beständig ist.
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Gemäß einer Verfahrens-Ausführungsform der Erfindung werden die
Gußstücke 10, 12, auf denen sich restliches keramisches Formenmaterial befindet,
auf den Tisch 20 und den Tisch-Etagenboden 22 wie im vorhergehenden
beschrieben aufgespannt, und zwar bei geöffneter Tür 31 und bei an der Dreh- oder
Schwenkanordnung 30 aus dem Gehäuse 32 herausgeschwenktem Tisch 20 mit
Etagenboden 22, um so leichten Zugang zum Beladen mit den Gußstücken zu
haben. Sodann wird der beladene Tisch 20 einschließlich des Etagenbodens 22 an
der Dreh- oder Schwenkanordnung 30 eingeschwenkt, und die Tür 30 wird
mittels Riegel 31c/Riegelblechen 31d und Türfeststellklemmen
31e/Feststellblechen 31f geschlossen und verriegelt, um zu verhindern, daß sich die Tür
während des Putzens der Gußstücke 10, 12 zum Entfernen des verbliebenen
keramischen Formenmaterials öffnet. Die Tür 31 umfaßt eine Dichtung 31g, die
gegen das Gehäuse 32 abdichtet.
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Wie erwähnt, wird die heiße kaustische Lösung so gewählt, daß sie das auf den
Gußstücken 10, 12 vorliegende keramische Schalenformenmaterial zu lösen
vermag. Für das im vorstehenden beschriebene keramische Schalenformenmaterial,
welches bei der Herstellung von Gußstücken aus Superlegierungen auf Nickel-
und Cobaltbasis verwendet wird, kann eine geeignete heiße kaustische Lösung,
welche ca. 30 bis 55 Gew.-% KOH oder mehr umfaßt, bei einer Temperatur
zwischen ca. 93,3ºC bis 176,7ºC (ca. 200 und 350 Grad F) oder höher und mit
einem Sprüh- bzw. Spritzdruck von mindestens ca. 0,689 MPa (100 psi) und
höher (je nach verfügbarer Pumpleistung), mit einer Strömungsrate der Lösung aus
den Düsen 71 von ca. 41,6 bis 113,5 l (11 bis 30 gal.) pro Minute, z. B. 71,9 l
(19 gal.) pro Minute pro Düse, Verwendung finden. Alternativ kann eine wäßrige
kaustische Lösung, umfassend ca. 30 Gew.-% bis ca. 50 Gew.-% NaOH und
mehr, bei den soeben genannten Temperaturen und Drücken verwendet werden.
Diese Angaben bezüglich der heißen kaustischen Lösungen sind rein beispielhaft,
da die Erfindung nicht auf diese speziellen Lösungen beschränkt ist und,
praktische Anwendung mit solchen heißen kaustischen Lösungen finden kann, die in
der Lage sind, ein bestimmtes, bei der Herstellung der betreffenden Gußstücke
verwendetes keramisches Schalenformenmaterial zu lösen.
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Die erhöhte Temperatur und der Sprüh- bzw. Spritzdruck der von den Sprüh-
bzw. Spritzvorrichtungen, so etwa den Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 (oder Sprüh-
bzw. Spritzdüsenöffnungen), abgegebenen heißen kaustischen Lösung sind
wirksam, um das restliche keramische Schalenformenmaterial von den äußeren
Oberflächen der Gußstücke 10, 12 zu lösen und mechanisch abzulösen, bis alle
Gußoberflächen von dem Schalenformenmaterial gereinigt sind. Die Zahl der Sprüh-
bzw. Spritzdüsen 71 und ihre richtungsmäßige Ausrichtung bezüglich der
Gußstücke, die Temperatur, Druck und Konzentration der heißen kaustischen Lösung
sowie die Verweilzeit der Gußteile 10, 12 in dem Putzbereich 33a, wo sie mit den
Düsensprüh- bzw. -spritzstrahlen beaufschlagt werden, werden dementsprechend
gewählt. Höhere Sprüh- bzw. Spritzdrücke, höhere
Lösungstemperaturen und höhere Strömungsraten der Lösung durch die Sprüh- bzw.
Spritzdüsen 71 vermindern im allgemeinen die zum Putzen der Gußstücke 10, 12
erforderliche Zeit.
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Zum Zwecke der Veranschaulichung und ohne sie hierauf beschränken zu wollen,
wurde die Erfindung praktisch angewendet, um herkömmliche Feingußstücke mit
gleichachsigem Korn (6. Turbinenlaufschaufel für ein Gasturbinentriebwerk TF34)
von verbliebenem keramischem Schalenformenmaterial auf Aluminiumoxidbasis
(ca. 1,27 bis 2,54 cm (1/2 bis 1 Inch) dick), nach einem Vorgang des
Ausklopfens überall zu befreien. Es wurden immer 12 Laufschaufelgußstücke gleichzeitig
geputzt. Als heiße kaustische Lösung wurde 45 Gew.-%iges KOH bei einer
Temperatur von 121,1ºC (250 Grad F) und einem Sprüh- bzw. Spritzdruck von
2,758 MPa (400 psi) und einer Gesamtsystem-Strömungsrate von 1892,5 l
(500 gal.) pro Minute verwendet. Die Düsen 71 befanden sich in der in den
Fig. 9-11 gezeigten Anordnung. Der Tisch 20 wurde im Uhrzeigersinn mit einer
Geschwindigkeit von 6 U/min gedreht. Die erforderliche Zeit zum Entfernen des
Aluminiumoxid-Schalenformenmaterials von den Gußteilen betrug 1 Stunde.
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Zur weiteren Veranschaulichung und ohne die Erfindung einschränken zu wollen,
wurde die Erfindung praktisch umgesetzt, um verbliebenes keramisches
Schalenformenmaterial auf Aluminiumoxidbasis (ca. 1/2 bis 1 Inch dick) von
herkömmlichen SC-Turbinenschaufel-Feingußstücken (1. Turbinenleitschaufel für ein
Gasturbinentriebwerk CFM-56-5A) überall zu entfernen. Es wurden immer
6 Leitschaufel-Gußstücke gleichzeitig geputzt. Als heiße kaustische Lösung wurde
45 Gew.-%iges KOH bei einer Temperatur von 121,1ºC (250 Grad F) und mit
einem Sprüh- bzw. Spritzdruck von 2,758 MPa (400 psi) und einer
Gesamtsystem-Strömungsrate von 1135,5 l (300 gal.) pro Minute verwendet. Die
Düsen 71 befanden sich in der in den Fig. 9-11 gezeigten Anordnung. Der
Tisch 20 wurde im Uhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit von 6 U/min gedreht.
Die erforderliche Zeit zum Entfernen des Aluminiumoxid-Schalenformenmaterials
von den Gußteilen betrug ca. 1,5 Stunden.
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Die geputzten SC-Gußstücke wurden einer Röntgenuntersuchung nach Laue auf
eventuelle lokale rekristallisierte Kornregionen in der Gußmikrostruktur
unterzogen. Es wurden keine lokalen rekristallisierten Kornbereiche in der Mikrostruktur
gefunden. Also war der Aufpralldruck der heißen kaustischen Lösung gegen die
Gußteile nicht groß genug, um rekristallisierte Bereiche zu erzeugen, und
dennoch ausreichend, um das anhaftende keramische Formenmaterial zu entfernen.
Dies stellt einen wichtigen Vorteil der Erfindung dar, der das Reinigen von DS-
und SC-Gußstücken unter Vermeidung lokaler rekristallisierter Kornbereiche in
der Gußmikrostruktur, die verursachen würden, die Gußstücke zu Ausschuß
erklären zu müssen, ermöglicht.
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Bei der praktischen Anwendung der Erfindung zur Entfernung restlichen
Schalenformenmaterials von DS- oder SC-Gußstücken wird der Sprüh- bzw.
Spritzdruck der von den Sprüh- bzw. Spritzdüsen 71 abgegebenen heißen kaustischen
Lösung so gesteuert, daß ein Aufpralldruck gegen die Gußstücke geschaffen wird,
der nicht ausreicht, um die Entstehung lokaler rekristallisierter Kornbereiche in
der Mikrostruktur zu verursachen, und dennoch wirksam ist, das
Schalenformenmaterial zu entfernen.
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Aus den vorstehenden Erläuterungen wird erkennbar, daß die vorliegende
Erfindung in folgendem zu sehen ist.
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Einem Verfahren zum Entfernen von keramischem Formenmaterial von einem
Gußteil, wobei das Verfahren umfaßt: Bewegen des Gußteils, auf dem das
keramischen Formenmaterial vorhanden ist, und eine Mehrzahl von Sprüh- bzw.
Spritzstrahlen der heißen kaustischen Löschung, die unter Druck aus
unterschiedlichen Richtungen gegen die Gußteile entladen werden, um zu bewirken,
daß das keramische Formenmaterial von äußeren Oberflächen des Gußteils
entfernt wird.
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Bevorzugt wird das Gußteil bewegt, während die Sprüh- bzw. Spritzstrahlen
unter Druck gegen das Gußteil entladen werden.
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In vorteilhaften Ausführungsformen sind die Sprüh- bzw. Spritzstrahlen stationär,
während sie gegen das Gußteil entladen werden.
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Um beste Wirkungen zu erzielen, umfaßt die heiße kaustische Lösung 20 bis
55 Gew.-% eines Alkalimetallhydroxids in einer wäßrigen Lösung bei einer
Temperatur von 93,3 bis 176,7ºC (200 bis 350ºF), die mit einem Sprüh- bzw.
Spritzdruck von mindestens 0,689 MPa (100 psi) entladen wird.
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Wenn das Gußstück eine gerichtet erstarrte Mikrostruktur hat, werden die
Parameter so gewählt, daß das keramischen Formenmaterial von dem Gußteil
entfernt wird, ohne lokal rekristallisierte Bereiche in der Mikrostruktur zu
verursachen.
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Bevorzugt ist das Gußteil, auf dem Formenmaterialreste vorhanden ist, auf einem
drehbaren Tisch angeordnet, um im Pfad einer Mehrzahl von Sprüh- bzw.
Spritzvorrichtungen gedreht zu werden, aus denen die heiße kaustische Lösung unter
Druck in unterschiedlichen Richtungen gegen das Gußteil gesprüht bzw. gespritzt
wird, um das keramische Formenmaterial von äußeren Oberflächen des Gußteils
zu entfernen.
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Es ist vorteilhaft, Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen zu verwenden, die bezüglich
des Gußteils stationär sind.
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Noch vorteilhafter umfaßt das Verfahren, eine heiße kaustische Lösung aus
Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen an oberen und unteren, festen Sprüh- bzw.
Spritzarmen nahe einer Oberseite bzw. einer Unterseite des drehbaren Tischs zu
versprühen bzw. verspritzen, um heiße kaustische Sprüh- bzw. Spritzstrahlen
nach unten bzw. nach oben auf das Gußteil zu richten.
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Es wird vorgeschlagen, die heiße kaustische Lösung aus Sprüh- oder
Spritzvorrichtungen, welche in unterschiedlichen Umfangspositionen an einem
aufrechtstehenden festen Sprüh- bzw. Spritzarm angeordnet sind, quer auf das Gußteil
zu richten.
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Die Erfindung ermöglicht ferner die Entfernung von keramischen
Formenmaterialresten von einem Superlegierungsgußstück mit gerichtet erstarrter
Mikrostruktur; in diesem Fall umfaßt das Verfahren, das Gußteil, auf welchem das
Formenmaterial vorhanden ist, auf einen drehbaren Tisch aufzulegen, um es im
Pfad einer Mehrzahl von festen Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen zu drehen, aus
denen die heiße kaustische Lösung unter Druck in unterschiedlichen Richtungen
auf das Gußteil gesprüht bzw. gespritzt wird, um das keramische Formenmaterial
von äußeren Oberflächen des Gußteils zu entfernen, unter Vermeidung der
Bildung lokal rekristallisierter Bereiche in der Mikrostruktur.
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Ein Gerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt
bevorzugt einen drehbaren Tisch, auf welchen das Gußteil auflegbar ist, um gedreht zu
werden, und eine Mehrzahl von festen Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen zum
Beaufschlagen des Gußteils mit einer unter Druck stehenden heißen kaustischen
Lösung, wenn sich das Gußteil relativ zu den Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen
dreht; ferner umfaßt das Gerät eine Quelle für heiße kaustische Lösung und
Mittel zum Pumpen der heißen kaustischen Lösung zu den Sprüh- bzw.
Spritzvorrichtungen.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des Geräts umfaßt obere und untere, feste
Sprüh- bzw. Spritzarme in der Nähe einer Oberseite bzw. einer Unterseite des
drehbaren Tischs, welche eine Mehrzahl der Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen
aufweisen, um heiße kaustische Sprüh- bzw. Spritzstrahlen nach unten bzw. nach
oben auf das Gußteil zu richten.
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Am vorteilhaftesten hat das Gerät einen aufrechtstehenden Sprüh- bzw.
Spritzarm mit einer Mehrzahl von Sprüh- bzw. Spritzvorrichtungen, welche im Abstand
voneinander in unterschiedlichen Umfangspositionen an dem Sprüh- bzw.
Spritzarm angeordnet sind, um Sprüh- bzw. Spritzstrahlen der heißen kaustischen
Lösung in unterschiedlichen Richtungen quer auf das Gußteil zu richten.